專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備和驅(qū)動(dòng)控制方法以及具有電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備的車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)控制具有直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器的 驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備和驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
直線運(yùn)動(dòng)型電動(dòng)致動(dòng)器包括使用直線電機(jī)的致動(dòng)器。這里，應(yīng)當(dāng)注意，直線電機(jī)由 永磁體和線圈的陣列構(gòu)成。作為具有如上所述的這種直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng)致動(dòng)器的 驅(qū)動(dòng)控制方法，例如，已經(jīng)提出了專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的控制方法。這里，應(yīng)當(dāng)注意，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述，相對(duì)于輸出軸的相對(duì)位移(沖程)的靜推力 分布具有正傾斜。在考慮了該正傾斜的情況下，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的控制方法中，根據(jù)致動(dòng)器的 沖程量，進(jìn)行用以補(bǔ)償作為無(wú)勵(lì)磁時(shí)的靜推力的鎖止力的電流補(bǔ)償。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平5-24840
發(fā)明內(nèi)容
在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，將針對(duì)電動(dòng)致動(dòng)器的位置命令轉(zhuǎn)換成對(duì)于電機(jī) 的電流命令值。另外，確定依賴(lài)于沖程量的電流補(bǔ)償量，并且從上述電流命令值減去該電流 補(bǔ)償量。這減少了推力變化。結(jié)果，獲得了相對(duì)于致動(dòng)器的沖程的平坦的推力特性。然而，發(fā)明人等已確認(rèn)，根據(jù)電動(dòng)致動(dòng)器處生成的推力，當(dāng)僅對(duì)無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)的相 對(duì)于沖程的推力變化進(jìn)行電流補(bǔ)償時(shí)，不能獲得相對(duì)于沖程的平坦的推力特性?？紤]到以上要點(diǎn)，本發(fā)明的任務(wù)是提供相對(duì)于致動(dòng)器的沖程的良好的推力特性。為了解決上述任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)控制具有直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部的直線電 機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器時(shí)，在考慮了致動(dòng)器處生成的推力的情況下確定用以補(bǔ)償相對(duì)于致動(dòng)器的 沖程的推力變化的補(bǔ)償量。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)確定用以補(bǔ)償相對(duì)于致動(dòng)器的沖程的推力變化的補(bǔ)償量時(shí)，考慮 致動(dòng)器處生成的推力。因而，可以獲得相對(duì)于沖程的良好的推力特性。


圖1是與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例有關(guān)的電動(dòng)致動(dòng)器的解釋圖。圖2是與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例有關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備的解釋圖。圖3是表示無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)下的相對(duì)于沖程的推力變化的解釋圖。圖4是表示在施加推力命令Fc的情況下的推力變化波形的變化的圖。圖5是表示在發(fā)出推力命令的情況下以及在無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)的情況下的推力變化的 差異的圖。圖6是表示無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)下的推力補(bǔ)償量和補(bǔ)償結(jié)果的圖。圖7是用于解釋在施加推力命令Fc的情況下在未進(jìn)行利用推力的校正時(shí)的補(bǔ)償量和補(bǔ)償結(jié)果的圖。圖8是用于解釋在施加推力命令Fc的情況下在進(jìn)行了利用推力的校正時(shí)的補(bǔ)償量和補(bǔ)償結(jié)果的圖。圖9是表示推力變化波形的變化的圖。圖10是用于解釋與根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例有關(guān)的補(bǔ)償量計(jì)算部的解釋圖。圖11是表示可以應(yīng)用與根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例有關(guān)的電動(dòng)致動(dòng)器作為 懸架的整體車(chē)輛的解釋圖。圖12是從車(chē)輛的前部觀看到的、可以應(yīng)用與根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例有 關(guān)的電動(dòng)致動(dòng)器作為懸架的車(chē)輛的解釋圖。附圖標(biāo)記的解釋
1氣缸
2桿
3直線電機(jī)
7線圈
10固定構(gòu)件
11可動(dòng)體
12電位計(jì)
20驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備
21推力命令計(jì)算部
22推力補(bǔ)償部(補(bǔ)償量計(jì)算部件)
22A相位增益計(jì)算部
22B補(bǔ)償量計(jì)算部
22C相加部
22D相位校正部
22E基本補(bǔ)償量確定部
22F增益校正部
23供給電流調(diào)整部
AC致動(dòng)器
Fc推力命令
χ沖程
G增益
α相位
Δ F補(bǔ)償量
M計(jì)算映射
具體實(shí)施例方式接著，將參考附圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)首先，將說(shuō)明第一優(yōu)選實(shí)施例中的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。
圖1示出表示將直線電機(jī)3用作驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng)致動(dòng)器的示例的概要結(jié)構(gòu)。如圖1所示，電動(dòng)致動(dòng)器AC包括氣缸1、桿2和直線電機(jī)3。氣缸1是例如橫截面為圓形的有底氣缸體。桿2的一部分可進(jìn)退地插入到氣缸1 中。桿2的橫截面形狀是與氣缸1的內(nèi)徑面相同的橫截面形狀，例如橫截面為圓形。圓環(huán)狀的引導(dǎo)件4同軸固定到氣缸1的開(kāi)口端部側(cè)處的內(nèi)徑面。該引導(dǎo)件4的內(nèi) 徑面可滑動(dòng)地接觸在桿2的外徑面上。另一個(gè)圓環(huán)狀的引導(dǎo)件5同軸固定到有底氣缸1的 底側(cè)處的端部上。該引導(dǎo)件5的外徑面可滑動(dòng)地接觸在氣缸1的內(nèi)徑面上。也就是說(shuō)，上 述的引導(dǎo)件4、5構(gòu)成滑動(dòng)軸承，并且用于支撐桿2和氣缸1，從而允許桿2和氣缸1相互在 軸方向上的沖程(相對(duì)可移動(dòng))。也就是說(shuō)，氣缸1可以相對(duì)于桿2沿著氣缸1的軸方向線 性移動(dòng)。上述的直線電機(jī)3被配置成環(huán)狀的多個(gè)永磁體6和多個(gè)線圈7彼此相對(duì)。也就是說(shuō)，多個(gè)永磁體6同軸固定到桿2的外徑面上。多個(gè)永磁體6沿著桿2的 軸排列。另外，多個(gè)線圈7沿著氣缸1的軸排列。應(yīng)當(dāng)注意，各線圈7具有鐵芯。通過(guò)到線 圈7的供給電流(勵(lì)磁電流)來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器AC。在氣缸1的有底端部上安裝支架8。按相同的方式，在桿2的另一端部上安裝支架 9。在本實(shí)施例中，假定桿2側(cè)為固定部，并且假定氣缸1側(cè)為可動(dòng)部。然后，如圖2 所示，在桿2側(cè)處的支架9連結(jié)到固定構(gòu)件10、并且氣缸1側(cè)處的支架連結(jié)到可動(dòng)體11的 情況下，使用上述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)致動(dòng)器AC。在本實(shí)施例中，假定由可動(dòng)體11根據(jù)從外部輸入的振動(dòng)在上下方向(致動(dòng)器AC 的沖程方向或其近似沖程方向)上接收振動(dòng)力。然后，假定根據(jù)致動(dòng)器AC處生成的推力執(zhí) 行對(duì)可動(dòng)體11的振動(dòng)的抑制。應(yīng)當(dāng)注意，例如固定構(gòu)件10固定到表面板上，并且例如可動(dòng) 體11是抑制振動(dòng)所需的設(shè)備等。在抑制振動(dòng)的情況下，致動(dòng)器AC需要在進(jìn)行沖程運(yùn)動(dòng)時(shí) 生成消除振動(dòng)的推力。另外，配置有用于檢測(cè)桿2相對(duì)于氣缸1的相對(duì)位移、即沖程量的位置檢測(cè)部件。 位置檢測(cè)部件將檢測(cè)到的位置信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備。在本實(shí)施例中，作為位置檢測(cè)部 件，例示出檢測(cè)致動(dòng)器AC的沖程量的電位計(jì)12。另外，配置有檢測(cè)可動(dòng)體11的上下方向的加速度的加速度傳感器、檢測(cè)上下方向 的位移速度的速度傳感器等。各傳感器將其檢測(cè)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備20。對(duì)推力變化的補(bǔ)償這里，應(yīng)當(dāng)注意，在解釋驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備20之前，將解釋對(duì)推力變化的補(bǔ)償。如圖1所示，當(dāng)使用沖程方向上離散地配置有多個(gè)永磁體6的直線電機(jī)3時(shí)，即使 在沒(méi)有電流流入線圈7中的無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)下，也發(fā)生相對(duì)于沖程的推力變化。該推力變化是 由于在永磁體6和線圈7的鐵芯之間相互生成吸引力和排斥力所引起的。圖3中示出在實(shí) 際的致動(dòng)器AC中實(shí)際測(cè)量到的推力變化的結(jié)果。如圖3所示，在本實(shí)施例中的致動(dòng)器AC 中，推力相對(duì)于沖程周期性地變化。該變化的變化周期D近似等于圖2所示的各個(gè)線圈7 的兩個(gè)線圈之間的配置間隔D。當(dāng)產(chǎn)生如上所述的推力變化時(shí)，出現(xiàn)以下問(wèn)題。該問(wèn)題是這樣的在致動(dòng)器AC用 于定位目的的情況下，該問(wèn)題導(dǎo)致定位精度下降，并且控制有可能處于發(fā)散狀態(tài)，從而定位的反饋增益變得過(guò)度。另外，在致動(dòng)器AC用于力控制(電流控制)中的推力生成目的的情 況下，圖3所示的推力變化直接影響推力輸出。因此，難以獲得穩(wěn)定的推力。應(yīng)當(dāng)注意，可以想到可以提供利用測(cè)力傳感器(load cell)直接測(cè)量實(shí)際生成的 推力的設(shè)備，以反饋該實(shí)際生成的推力，從而無(wú)論沖程位置如何都獲得恒定的推力。然而， 在這種情況下，整個(gè)設(shè)備變得復(fù)雜。如上所述，預(yù)先已知無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)下的相對(duì)于沖程的推力變化。因此，可以以沖程量 作為變量，計(jì)算依賴(lài)于沖程的電流補(bǔ)償量(即，圖3所示的推力變化)。在本實(shí)施例中，無(wú)勵(lì) 磁狀態(tài)下的相對(duì)于沖程的推力變化提供了補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)。另外，可以以周期為D的周期函數(shù)表示相對(duì)于沖程的推力變化。例如，假定上述電流補(bǔ)償量為AF，則可以使用以下等式(1)來(lái)近似該電流補(bǔ)償 量。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，所述驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備通過(guò)供給至直線電機(jī)的線圈的電流，驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)致動(dòng)器，所述電動(dòng)致動(dòng)器是以所述直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備包括推力命令計(jì)算部，其計(jì)算所述電動(dòng)致動(dòng)器處要生成的推力命令值；以及補(bǔ)償量計(jì)算部件，其計(jì)算針對(duì)所述推力命令值的補(bǔ)償量，從而補(bǔ)償相對(duì)于所述電動(dòng)致動(dòng)器的沖程的推力變化，其中，所述補(bǔ)償量計(jì)算部件基于所述沖程和所述推力命令值確定所述補(bǔ)償量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于，所述補(bǔ)償量計(jì)算 部件在基于所述沖程計(jì)算相對(duì)于所述沖程的推力變化的補(bǔ)償量時(shí)，根據(jù)所述推力命令值對(duì) 所述補(bǔ)償量的相位進(jìn)行校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于，所述補(bǔ)償量計(jì) 算部件在基于所述沖程計(jì)算相對(duì)于所述沖程的推力變化的補(bǔ)償量時(shí)，根據(jù)所述推力命令值 對(duì)所述補(bǔ)償量的大小進(jìn)行校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于，按以 所述電動(dòng)致動(dòng)器的可動(dòng)部的相對(duì)位移為變量的函數(shù)或映射的形式，預(yù)先提供相對(duì)于所述沖 程的推力變化的補(bǔ)償量的基本補(bǔ)償量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于，所述 補(bǔ)償量計(jì)算部件基于所述推力命令值為0的情況下的相對(duì)于所述電動(dòng)致動(dòng)器的沖程的推 力變化，來(lái)計(jì)算所述補(bǔ)償量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于，所述 電動(dòng)致動(dòng)器連結(jié)到車(chē)體、以及連結(jié)在車(chē)輪和所述車(chē)體之間的懸架臂，并且所述電動(dòng)致動(dòng)器 處生成的推力是與所述車(chē)輪和所述車(chē)體之間的相對(duì)速度或相對(duì)位移相應(yīng)的力。
7 一種電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制方法，所述驅(qū)動(dòng)控制方法驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)致動(dòng)器，所 述電動(dòng)致動(dòng)器是以直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)控制方法包 括以與相對(duì)于所述電動(dòng)致動(dòng)器的沖程的推力變化相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償量，對(duì)針對(duì)所述電動(dòng)致動(dòng) 器的命令值進(jìn)行補(bǔ)償；以及基于所述電動(dòng)致動(dòng)器處要生成的推力，對(duì)所述補(bǔ)償量的相位和大小至少之一進(jìn)行校正。
8.—種配備有電動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備的車(chē)輛，所述驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備通過(guò)供給至直線 電機(jī)的線圈的電流，驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)致動(dòng)器，所述電動(dòng)致動(dòng)器是以所述直線電機(jī)作為驅(qū) 動(dòng)部的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器，所述電動(dòng)致動(dòng)器連結(jié)到車(chē)體、以及連結(jié)在車(chē)輪和所述車(chē)體 之間的懸架臂，并且所述驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備包括推力命令計(jì)算部，其計(jì)算所述電動(dòng)致動(dòng)器處要生成的推力命令值；以及補(bǔ)償量計(jì)算部件，其計(jì)算針對(duì)所述推力命令值的補(bǔ)償量，從而補(bǔ)償相對(duì)于所述電動(dòng)致 動(dòng)器的沖程的推力變化，其中，所述補(bǔ)償量計(jì)算部件基于所述沖程和所述推力命令值確定所述補(bǔ)償量。
全文摘要
即使在推力控制時(shí)使用致動(dòng)器，對(duì)于致動(dòng)器的沖程也可以獲得良好的推力特性。為了實(shí)現(xiàn)該目的，在本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)控制以直線電機(jī)(3)作為驅(qū)動(dòng)部的直線電機(jī)型電動(dòng)致動(dòng)器(AC)。通過(guò)使用推力命令(Fc)確定與相對(duì)于沖程的推力變化相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償量，從而以無(wú)勵(lì)磁期間的相對(duì)于沖程的推力變化為基準(zhǔn)來(lái)對(duì)該推力變化的相位和大小進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)H02K41/03GK101990740SQ20098011241
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者上沼研也, 山口陽(yáng)介, 橫手正繼, 玉正忠嗣, 竹日雅人, 鈴木卓馬 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社